什麼是量子點？
量子點（QD）是可以運輸電子的人造納米級晶體。當紫外線擊中這些半導體納米顆粒時，它們可以發出各種顏色的光。這些在複合材料，太陽能電池和熒光生物學標簽中應用的人工半導體納米顆粒。
從1970年代理論上了半導體的納米顆粒 - 量子點 - 最初於1980年代初創建。如果半導體顆粒足夠小，量子效應就會發揮作用，這限製了電子和孔的能量（沒有一個電子）可以存在於粒子中。由於能量與波長（或顏色）有關，因此這意味著粒子的光學特性可以根據其尺寸進行細微調整。因此，僅通過控製其大小，就可以製作顆粒以發射或吸收光（顏色）的特定波長（顏色）。
量子點是納米級人造晶體，具有將光譜轉換為不同顏色的能力。每個點會根據其大小發出不同的顏色。（圖片：RNGS路透社/納米）
量子點是人工納米結構，可以具備許多不同特性，具體取決於其材料和形狀。例如，由於其特定的電子特性，它們可以在單電子晶體管中用作活性材料。
量子點的屬性不僅取決於其大小，而且還取決於其形狀，組成和結構，例如其固體或空心。利用量子點的特性的可靠製造技術 - 用於在催化，電子，光子學，信息存儲，成像，藥物或感知等領域的廣泛應用中根據完全相同的參數產生每個批次的納米晶體。
由於某些生物學分子能夠具有分子識別和自組裝，因此納米晶體也可能成為自組裝功能性納米台詞的重要組成部分。
QD的原子樣能態進一步有助於特殊的光學特性，例如熒光的粒度依賴性波長。用於製造生物學和醫學成像的光學探針的作用。
到目前為止，在生物分析和生物標記中的用途發現了膠體QD的最廣泛應用。盡管第一代量子點已經指出了它們的潛力，但它花了很多精力來改善基本特性，特別是在含鹽溶液中的膠體穩定性。最初，量子點已在非常人造的環境中使用，這些顆粒將在“真實”樣品（例如血液）中簡單地沉澱。這些問題已經解決，QD在實際應用中發現了許多用途。
量子點的小瓶產生鮮豔的色彩。例如，一個基於鎘的量子點顯示出純，高度特異性的綠色響應。（圖片：NASA）
量子點已經在複合材料，太陽能電池（Grätzel細胞）和熒光生物學標簽（例如追蹤生物分子）中發現了應用，這些生物分子同時使用小粒徑和可調能級。
化學的進展導致製備受單層保護的，高質量的，單分散的，結晶量子點的直徑小至2 nm，可以方便地處理和處理為典型的化學試劑。
量子點
量子點使研究人員能夠在單個分子水平上研究細胞過程，並可能顯著改善癌症等疾病的診斷和治療。QD要麼用作高分辨率蜂窩成像中的活動傳感器元素，其中熒光量子點的性質在與分析物反應後或在被動標簽探針中更改，其中選擇性受體分子（例如抗體）已將其連接到點表麵。
量子點可以徹底改變醫學。不幸的是，其中大多數是有毒的。具有諷刺意味的是，QD中的重金屬存在，例如鎘是一種公認的人類有毒物質和致癌物，尤其是對未來的醫療應用構成潛在的危險，故意將QDOTS注入體內。
由於納米材料用於生物醫學應用正在增加，因此必須解決環境汙染和毒性，並且發展無毒和生物相容性的納米材料正在成為一個重要問題。
光伏中的量子點
使用量子點製造太陽能電池的吸引力在於與其他方法相比：它們可以在節能的室溫工藝中製造；它們可以像矽那樣由不需要大量純化的豐富，廉價的材料製成。它們可以應用於各種廉價甚至柔性的底物材料，例如輕質塑料。
盡管使用量子點作為太陽能電池的基礎並不是一個新想法，但試圖使光伏設備的嚐試尚未達到足夠高的效率來轉換陽光到動力。
一條有前途的路線量子點太陽能電池是一種半導體墨水，其目的是在單個沉積步驟中實現大麵積太陽能電池底物的塗層，從而消除了先前逐層方法所需的數十個沉積步驟。
石墨烯量子點
因此，石墨烯基本上是一種展開的碳納米管的平麵形式，已成為納米級電子的極其有趣的候選材料。研究人員表明，有可能雕刻來自單個石墨烯晶體的納米級晶體管（即石墨烯量子點）。與所有其他已知材料不同，即使將其切成一個納米寬的設備，石墨烯仍保持高度穩定和導電。
從石墨烯片雕刻的量子點。（圖片：曼徹斯特大學中學物理小組）
石墨烯量子點（GQD）在光電學，光伏，生物傳感和生物成像領域中還顯示出巨大的潛力，這是由於其獨特的光致發光（PL）特性，包括出色的生物相容性，低毒性，低毒性以及對光漂白和光鏈接的高穩定性。
科學家仍在努力尋找高效而通用的方法GQD的合成具有高穩定性，可控的表麵特性和可調PL發射波長。
鈣鈦礦量子點
發光量子點（LQD）具有高光致發光量子產率，柔性發射顏色和溶液處理性，可用於在照明係統中應用（無紫外線和紅外輻照）和高質量顯示器的應用。
但是，LQD的商業化因其生產的高昂成本而阻止了。當前，LQD是通過HI方法製備的，需要在高溫和乏味的表麵處理下以提高光學特性和穩定性。
雖然直到最近才開發，但無機鹵化物鈣鈦礦量子點在許多領域，係統表現出可比性甚至更好的性能。
通過準備高度發射無機鈣鈦礦量子點（IPQD）在室溫下，IPQDS的出色光學優點可能導致有希望的照明和顯示器應用。
量子點電視和顯示
如今，最常見的量子點的用法可能是電視屏幕。三星和LG在2015年推出了他們的QLED電視，不久之後，其他幾家公司就發布了。